EP3740358A1 - Überwachung eines arbeitsbereichs einer roboteranordnung - Google Patents

Überwachung eines arbeitsbereichs einer roboteranordnung

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EP3740358A1
EP3740358A1 EP19700668.7A EP19700668A EP3740358A1 EP 3740358 A1 EP3740358 A1 EP 3740358A1 EP 19700668 A EP19700668 A EP 19700668A EP 3740358 A1 EP3740358 A1 EP 3740358A1
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EP
European Patent Office
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robot
parameter
different
monitoring
monitoring device
Prior art date
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EP19700668.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3740358B1 (de
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Yevgen Kogan
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KUKA Deutschland GmbH
Original Assignee
KUKA Deutschland GmbH
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Publication date
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Publication of EP3740358A1 publication Critical patent/EP3740358A1/de
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Publication of EP3740358B1 publication Critical patent/EP3740358B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06—Safety devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B25J19/021—Optical sensing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/16—Program controls
    • B25J9/1674—Program controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
    • B25J9/1676—Avoiding collision or forbidden zones

Definitions

  • the present invention relates to a monitoring device and a method for monitoring a working area of a robot arrangement having at least one robot as well as a system and a computer program product for
  • the object of the present invention is to improve the monitoring of a working area of a robot arrangement which has at least one robot.
  • Claims 8, 9 provide a system or
  • Monitoring device for monitoring a work area of a
  • Robot arrangement comprising one or more robots
  • a detection device which generates a one- or multi-dimensional parameter of an object during or as a result of penetrating a
  • Interfacial arrangement having one or more interfaces detected or adapted thereto;
  • control means selectively selecting one of two or more different ones
  • Safety responses of the robot assembly based on or depending on the detected parameters triggers or is set up for this purpose or is used.
  • a more intrusive safety response may be triggered if a penetration of a light curtain by an object is detected is at least the size of an (average) human head, in particular a diameter of at least 20 cm, in particular at least 25 cm, and a contrast less restrictive safety reaction that less disturbs a workflow of the robot assembly, if a penetration of the light curtain by a An object is detected which has at most the size of an (average) human hand, in particular a diameter of at most 19 cm, in particular at most 15 cm, since in this case the risk of life-threatening (head) injury is less.
  • the or one or more robots of the robot arrangement point in one
  • a robot arm with at least four, in particular at least six, in one embodiment at least seven joints, in particular rotary and / or sliding joints, which in one embodiment, in particular electrically, in particular electric motor, hydraulically and / or pneumatically actuated , in particular actuated or are set up for this purpose. Due to their complex movements, the present invention with
  • the object may include, in particular, in particular at least one of an object and / or a person or a part thereof, in particular a body part, in particular a head, a hand or the like minimum and / or at most its maximum size.
  • the or one or more of the interface (s) of the interface arrangement in one embodiment are completely or partially flat and / or, in particular convex and / or concave, curved, and / or contiguous and / or two-dimensional.
  • the one or more interface (s) are wholly or partially within and / or outside one, in particular maximum,
  • one (first) of the at least two safety responses is triggered if the sensed parameter has a first value and another (second) of the at least two safety responses is triggered if the sensed parameter has a second value different therefrom.
  • a further (third) safety reaction which is different from the one and the other safety reaction, is triggered by the then at least three safety reactions if the detected parameter has a third value different from the first and second values.
  • two or more coordinates of the then multidimensional parameter in particular cumulatively or "AND” or disjunctive or “OR”, are linked to one another.
  • Parameter has a first (coordinate) value and another (second) coordinate of the detected parameter has another first (coordinate) value, and another (second) of the at least two safety responses is triggered if (at least) the one (first) coordinate of detected parameter has a (coordinate) value different from the first (coordinate) value or the further (second) coordinate of the detected parameter has a (coordinate) value different from the other first (coordinate) value.
  • a more profound safety response will be triggered if the object has at least a predetermined size and penetrates the interface assembly in the vicinity of a robot, and a less intrusive safety reaction if the object is at least the one
  • one (first) of the at least two safety responses is triggered if at least one (first) coordinate of the detected parameter has a first (coordinate) value or at least one further (second) coordinate of the detected parameter another first
  • the detection device detects the parameter optically, in particular by means of visible and / or invisible, in particular
  • the detection device can have, in particular, at least one light curtain.
  • the detection can be improved in one embodiment, in particular increases their precision and / or reliability, and / or reduces an influence on a working environment of the robot assembly and / or a detection range can be increased.
  • the detection device detects the parameter on the basis of or as a function of a (detected or detected) penetration (s)
  • the detection device in a (detected or detecting a) penetration (s) of different areas and / or a
  • Penetrate at most a predetermined number of areas a first parameter value and at a (detected or detecting a)
  • Penetr Schlieren at least one different, especially larger, number a second parameter value and / or at a at a (detected or a. Detecting a) penetration of regions in a first order a first parameter value and in a (detected or detecting a) penetration of regions in a different, in particular reverse order, a second parameter value.
  • the different areas are strip-shaped and / or against each other, in particular within an interface and / or transversely thereto, offset and / or different sizes and / or different contours.
  • strip-shaped regions can advantageously be detected, in particular delimited from one another.
  • a location, a speed and / or a size of the object can advantageously be detected and / or a security can be increased.
  • areas can in particular advantageously be detected a size of the object and / or the detection can be adapted to ambient conditions.
  • a shape and / or size of the object can advantageously be detected and / or the detection can be adapted to ambient conditions.
  • the detection device detects the parameter on the basis of or as a function of a (detected or detected) penetration (s) of two or more offset from each other interfaces of the interface arrangement or is set up for this purpose or is used for this purpose.
  • a movement and / or size of the object can advantageously be detected and one thereafter
  • the detection device can detect a penetration of at least two staggered regions, in particular boundary surfaces, a first parameter value and a (detected or detected) penetration of at most one These areas or interfaces a second parameter value and / or at a first time interval between a (detected or detecting a) Penetr Schl (s) of at least two mutually offset areas a first parameter value and at a different, in particular larger, second time interval between detecting (detecting) a penetration of these regions a second parameter value.
  • the detection device has two or more light curtains, which are offset from one another and / or rotated and / or have different resolutions.
  • the size, position and / or speed of a penetrating object can advantageously be detected.
  • the parameter can be one-dimensional or multi-dimensional or have one or more parameter coordinates.
  • the parameter or its value or its coordinate (s) may depend on, in particular, a size and / or speed and / or position of the object, in particular a distance of the object relative to the robot arrangement , As a result, in one embodiment, respectively specific or adequate safety reactions can be triggered in a particularly advantageous manner.
  • the two or more different safety reactions may have different, in particular permissible or maximum, speeds, in particular speed limits, different poses and / or trajectories and / or different shutdowns of the robot arrangement and / or different warning signals of a signaling means of the monitoring device in particular.
  • a (more drastic) first safety reaction can have a lower permissible speed, the approach of a safety pose and / or a shutdown, and a (rather less intrusive) second safety reaction a higher permissible speed and / or approach of a safety pose or no or a slower one shutdown.
  • a (more incisive) first safety reaction may have an output of an audible and / or visual warning signal and a (relatively less intrusive) second safety reaction an output of another, in particular quieter, acoustic warning signal and / or another, in particular less conspicuous, optical Warning signal or the like.
  • the robot assembly stopped when the interface arrangement by an object, the at least a predetermined minimum size and / or at least one
  • predetermined minimum speed in particular movement direction to the work area to, and / or in an area having at most a predetermined maximum distance to the robot assembly penetrates or this, in particular by means of at least one, in particular at least two
  • Light curtains in particular with different resolution, or a
  • the robot arrangement less (greatly) reduced, in one embodiment, the robot assembly is not stopped when the interface arrangement by an object that has at most a predetermined maximum size and / or at most a predetermined maximum speed, in particular direction of movement away from the work area, and / or in one Area which has at least a predetermined minimum distance to the robot assembly penetrates or this, in particular by means of at least one, in particular at least two
  • Light curtains in particular with different resolution, or a
  • the parameters in particular by the detection device, optical, acoustic, capacitive, magnetic and / or tactile or non-contact, detected, in particular by means of at least one light curtain.
  • the parameter is based on a (detected or detecting) penetrating different, in particular strip-shaped and / or staggered and / or different sized and / or differently contoured, areas of the interface arrangement, in particular one (detected or Detecting a) penetration of at least two mutually offset boundary surfaces of the interface arrangement detected, in particular by means of at least two light curtains which are offset from each other and / or rotated and / or have different resolutions.
  • a means in the sense of the present invention may be designed in terms of hardware and / or software, in particular a data or signal-connected, preferably digital, processing, in particular microprocessor unit (CPU) and / or a memory and / or bus system or multiple programs or program modules.
  • the CPU may be configured to execute instructions implemented as a program stored in a memory system, to capture input signals from a data bus, and / or
  • a storage system may comprise one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid state and / or other non-volatile media.
  • the program may be such that it uses the methods described herein is embodied, so that the CPU can perform the steps of such methods and thus in particular operate or monitor the robot assembly or its work area.
  • a computer program product may include, in particular, a non-volatile storage medium for storing a program or a program stored thereon, in which case a program or a monitoring device, in particular a computer, causes it to be executed method described here or one or more of its steps
  • Fig. 1 a system with a robot assembly and a
  • a monitoring device for monitoring a working area of the robot assembly according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows an object upon penetration of an interface arrangement with two interfaces
  • FIG. 3 shows another object when penetrating the interface arrangement
  • FIG. 1 shows a system with a robot arrangement in the form of a robot 10 and a monitoring device for monitoring a working area A of the robot arrangement according to an embodiment of the present invention, which has two light curtains 21, 22 twisted by 90 ° and one (robot) control 30 , which is a method explained below with reference to FIG Monitoring the work area A according to an embodiment of the present
  • Invention performs.
  • a step S10 it is checked whether penetration of a first interface, the front of the detection in Fig. 1 or in Fig. 2, 3 front
  • Light curtain 21 corresponds, has been detected.
  • the controller 30 triggers a first safety reaction in a step S100, which includes stopping the robot 10 in a safe standstill pose and outputting an audible and visual warning signal.
  • step S20 If it is determined in step S20, however, that no penetration of the second
  • step S200 the controller 30 in a step S200 initiates a second safety response, which (only) surely reduces the
  • Robot 10 speed and the output of another optical
  • step S10 If it is determined in step S10 that no penetration of the first interface has been detected (S10: "N"), it is checked in a step S30 whether (anyway) penetration of the second interface has been detected.
  • the controller 30 triggers a third safety response in the form of issuing another optical warning signal in a step S300, and otherwise continues a working process of the robot 10 as it is.
  • the controller 30 in this case (S30: “Y") can also trigger the second safety reaction.
  • the first safety reaction is triggered when both light curtains are interrupted or detected (S10: “Y” AND S20: “Y”), and the second Safety reaction triggered if only one of the two light curtains is interrupted or detected (S20: “N” OR S30: “Y”).
  • step S30 determines whether penetration of the second interface has been detected (S30: "N"), the controller 30 returns to step S10.
  • FIGS. 2, 3 illustrate this: FIG. 2 shows a situation in which a small object 40, for example a human hand or the like, from the outside (from below in FIG. 1 or from the front in FIG. 2) ) enters the monitored working area A of the robot 10.
  • a small object 40 for example a human hand or the like
  • the second safety response is triggered (S200), as a potential injury to the hand by the robot is less dangerous.
  • FIG. 3 shows a situation in which a larger object 41, for example a human head or the like, enters the monitored working area A of the robot 10 from the outside (from below in FIG. 1 and from the front in FIG. 3, respectively) , Due to its size, penetration of the second interface by the second light curtain 22 is also detected in this case. Therefore, the first safety reaction is triggered (S100), as potential injury to the head by the robot is more dangerous.
  • a larger object 41 for example a human head or the like
  • the third safety reaction (S300) can be triggered, for example, due to a component that from the working area A of the robot in the
  • Detection range of the second light curtain 22 rolls in and is detected by this.
  • a third, even finer-resolution light curtain be provided, in a (detected) penetrating only the detection range of this third light curtain, in particular the second, third or a different fourth security reaction can be triggered;
  • the triggered safety reaction additionally or alternatively also depends on the location and / or speed, on or with the one
  • Boundary penetrates or this is detected.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Manipulator (AREA)

Abstract

Eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung zum Überwachen eines Arbeitsbereichs (A) einer Roboteranordnung mit wenigstens einem Roboter (10) weist eine Erfassungseinrichtung (21, 22) zum Erfassen eines Parameters eines Objektes (40; 41) bei einem Penetrieren einer Grenzflächenanordnung mit wenigstens einer Grenzfläche und ein Steuermittel (30) zum selektiven Auslösen einer von wenigstens zwei verschiedenen Sicherheitsreaktionen der Roboteranordnung auf Basis des erfassten Parameters auf.

Description

i
Beschreibung
Überwachung eines Arbeitsbereichs einer Roboteranordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen eines Arbeitsbereichs einer Roboteranordnung mit wenigstens einem Roboter sowie ein System und ein Computerprogrammprodukt zur
Durchführung des Verfahrens.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Überwachung eines Arbeitsbereichs einer Roboteranordnung, die wenigstens einen Roboter aufweist, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Überwachungsvorrichtung und ein Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Ansprüche 8, 9 stellen ein System bzw.
Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens unter Schutz, die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine
Überwachungsvorrichtung zum Überwachen eines Arbeitsbereichs einer
Roboteranordnung, welche einen oder mehrere Roboter aufweist,
- eine Erfassungseinrichtung, die einen ein- oder mehrdimensionalen Parameter eines Objektes bei bzw. infolge von einem Penetrieren einer
Grenzflächenanordnung, die eine oder mehrere Grenzflächen aufweist, erfasst bzw. hierzu eingerichtet ist bzw. verwendet wird; und
- ein Steuermittel auf, das selektiv eine von zwei oder mehr verschiedenen
Sicherheitsreaktionen der Roboteranordnung auf Basis bzw. in Abhängigkeit von dem erfassten Parameter auslöst bzw. hierzu eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
Hierdurch kann in einer Ausführung in vorteilhafter, insbesondere differenzierter, insbesondere abgestufter, Weise auf, insbesondere unterschiedliches, Penetrieren der Grenzflächenanordnung, insbesondere auf Penetrieren der
Grenzflächenanordnung durch unterschiedliche Objekte, reagiert werden.
So kann in einer Ausführung eine einschneidendere Sicherheitsreaktion ausgelöst werden, falls eine Penetration eines Lichtvorhangs durch einen Gegenstand erfasst wird, der mindestens die Größe eines (durchschnittlichen) menschlichen Kopfes, insbesondere einen Durchmesser von wenigstens 20 cm, insbesondere wenigstens 25 cm, aufweist, und eine demgegenüber weniger einschneidende Sicherheitsreaktion, die einen Arbeitsablauf der Roboteranordnung weniger stört, falls eine Penetration des Lichtvorhangs durch einen Gegenstand erfasst wird, der höchstens die Größe einer (durchschnittlichen) menschlichen Hand, insbesondere einen Durchmesser von höchstens 19 cm, insbesondere höchstens 15 cm, aufweist, da in diesem Fall das Risiko einer lebensgefährlichen (Kopf)Verletzung geringer ist.
Der bzw. ein oder mehrere Roboter der Roboteranordnung weisen in einer
Ausführung (jeweils) einen Roboterarm mit wenigstens vier, insbesondere wenigstens sechs, in einer Ausführung wenigstens sieben Gelenken, insbesondere Dreh- und/oder Schubgelenken, auf, die in einer Ausführung, insbesondere elektrisch, insbesondere elektromotorisch, hydraulisch und/oder pneumatisch, aktuierbar sind, insbesondere aktuiert werden bzw. hierzu eingerichtet sind. Aufgrund ihrer komplexen Bewegungen kann die vorliegende Erfindung mit
besonderem Vorteil zur Überwachung solcher Roboter(anordnungen) verwendet werden.
In einer Ausführung kann das Objekt ein(en) Gegenstand und/oder eine Person oder ein(en) Teil hiervon, insbesondere ein(en) Körperteil, insbesondere ein(en) Kopf, eine Hand oder dergleichen aufweisen, insbesondere sein, insbesondere wenigstens dessen minimale und/oder höchstens dessen maximale Größe aufweisen.
Dadurch können in einer Ausführung Personengefährdungen reduziert werden.
Die bzw. eine oder mehrere der Grenzfläche(n) der Grenzflächenanordnung sind in einer Ausführung ganz oder abschnittsweise eben und/oder, insbesondere konvex und/oder konkav, gekrümmt, und/oder zusammenhängend und/oder zweidimensional. In einer Ausführung sind die bzw. eine oder mehrere Grenzfläche(n) ganz oder teilweise innerhalb und/oder außerhalb eines, insbesondere maximalen,
Arbeitsbereichs der Roboteranordnung angeordnet und/oder begrenzen diesen. Solche Grenzflächen sind besonders vorteilhaft zur Überwachung durch
Erfassungseinrichtungen und/oder von Arbeitsbereichen von Robotern geeignet.
In einer Ausführung wird eine (erste) von den wenigstens zwei Sicherheitsreaktionen ausgelöst, falls der erfasste Parameter einen ersten Wert aufweist, und eine andere (zweite) von den wenigstens zwei Sicherheitsreaktionen ausgelöst, falls der erfasste Parameter einen hiervon verschiedenen zweiten Wert aufweist. In einer Weiterbildung wird eine von der einen und der anderen Sicherheitsreaktion verschiedene weitere (dritte) Sicherheitsreaktion von den dann wenigstens drei Sicherheitsreaktionen ausgelöst, falls der erfasste Parameter einen von dem ersten und zweiten Wert verschiedenen dritten Wert aufweist. Auf diese Weise kann in einer Ausführung in vorteilhafter, insbesondere differenzierter, insbesondere abgestufter, Weise auf Penetrieren der Grenzflächenanordnung durch Objekte unterschiedlicher Größe, an unterschiedlichen Stellen und/oder in unterschiedlichen Richtungen reagiert werden.
In einer Weiterbildung sind zwei oder mehr Koordinaten des dann mehrdimensionalen Parameters, insbesondere kumulativ bzw.„UND“ oder disjunktiv bzw.„ODER“, miteinander verknüpft.
In einer Ausführung wird somit eine (erste) von den wenigstens zwei
Sicherheitsreaktionen ausgelöst, falls eine (erste) Koordinate des erfassten
Parameters einen ersten (Koordinaten)Wert und eine weitere (zweite) Koordinate des erfassten Parameters einen weiteren ersten (Koordinaten)Wert aufweist, und eine andere (zweite) von den wenigstens zwei Sicherheitsreaktionen ausgelöst, falls (wenigstens) die eine (erste) Koordinate des erfassten Parameters einen von dem einen ersten (Koordinaten)Wert verschiedenen (Koordinaten)Wert oder die weitere (zweite) Koordinate des erfassten Parameters einen von dem weiteren ersten (Koordinaten)Wert verschiedenen (Koordinaten)Wert aufweist. So kann
beispielsweise eine einschneidendere Sicherheitsreaktion ausgelöst werden, wenn das Objekt wenigstens eine vorgegebene Größe aufweist und in der Nähe eines Roboters die Grenzflächenanordnung penetriert, und eine demgegenüber weniger einschneidende Sicherheitsreaktion, falls das Objekt zwar wenigstens die
vorgegebene Größe aufweist, aber die Grenzflächenanordnung nicht in der Nähe eines Roboters penetriert oder zwar die Grenzflächenanordnung in der Nähe eines Roboters penetriert, aber nicht wenigstens die vorgegebene Größe aufweist. Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung eine (erste) von den wenigstens zwei Sicherheitsreaktionen ausgelöst, falls wenigstens eine (erste) Koordinate des erfassten Parameters einen ersten (Koordinaten)Wert oder wenigstens eine weitere (zweite) Koordinate des erfassten Parameters einen weiteren ersten
(Koordinaten)Wert aufweist, und eine andere (zweite) von den wenigstens zwei Sicherheitsreaktionen ausgelöst, falls weder die eine (erste) Koordinate des erfassten Parameters den einen ersten (Koordinaten)Wert noch die weitere (zweite) Koordinate des erfassten Parameters den weiteren ersten (Koordinaten)Wert aufweist. So kann beispielsweise eine einschneidendere Sicherheitsreaktion ausgelöst werden, wenn wenigstens das Objekt wenigstens eine vorgegebene Größe aufweist oder in der Nähe eines Roboters die Grenzflächenanordnung penetriert, und eine demgegenüber weniger einschneidende Sicherheitsreaktion, falls das Objekt weder wenigstens die vorgegebene Größe aufweist noch die Grenzflächenanordnung in der Nähe eines Roboters penetriert.
In einer Ausführung erfasst die Erfassungseinrichtung den Parameter optisch, insbesondere mithilfe von sichtbarem und/oder unsichtbarem, insbesondere
ultraviolettem, Licht, insbesondere Laserlicht, akustisch, insbesondere mithilfe von Ultraschall, kapazitiv, magnetisch und/oder taktil oder berührungslos bzw. ist hierzu eingerichtet. In einer Weiterbildung kann die Erfassungseinrichtung wenigstens ein(en) Lichtvorhang aufweisen, insbesondere sein. Durch eine solche Erfassungseinrichtung kann in einer Ausführung die Erfassung verbessert, insbesondere deren Präzision und/oder Zuverlässigkeit erhöht, und/oder eine Beeinflussung einer Arbeitsumgebung der Roboteranordnung reduziert und/oder ein Erfassungsbereich vergrößert werden. Insbesondere kann durch eine berührungslose, insbesondere optische oder
akustische, Erfassung in einer Ausführung eine Beeinträchtigung einer
Arbeitsumgebung der Roboteranordnung reduziert und/oder ein Erfassungsbereich vergrößert, durch eine taktile Erfassung deren Sicherheit erhöht werden.
In einer Ausführung erfasst die Erfassungseinrichtung den Parameter auf Basis bzw. in Abhängigkeit von einem (erfassten bzw. Erfassen eines) Penetrieren(s)
unterschiedlicher Bereiche der Grenzflächenanordnung bzw. ist hierzu eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet. Dabei kann in einer Ausführung die Erfassungseinrichtung bei einem (erfassten bzw. Erfassen eines) Penetrieren(s) unterschiedlicher Bereiche und/oder einer
unterschiedlichen Anzahl von Bereichen (jeweils) unterschiedliche Parameterwerte erfassen, insbesondere bei einem (erfassten bzw. Erfassen eines) Penetrieren(s) eines ersten Bereichs einen ersten Parameterwert und bei einem (erfassten bzw.
Erfassen eines) Penetrieren(s) eines hiervon verschiedenen zweiten Bereichs einen zweiten Parameterwert und/oder bei einem (erfassten bzw. Erfassen eines)
Penetrieren(s) höchstens einer vorgegebenen Anzahl von Bereichen einen ersten Parameterwert und bei einem (erfassten bzw. Erfassen eines) Penetrieren(s) wenigstens einer hiervon verschiedenen, insbesondere größeren, Anzahl einen zweiten Parameterwert und/oder bei einer bei einem (erfassten bzw. Erfassen eines) Penetrieren(s) von Bereichen in einer ersten Reihenfolge einen ersten Parameterwert und bei einem (erfassten bzw. Erfassen eines) Penetrieren(s) von Bereichen in einer hiervon verschiedenen, insbesondere umgekehrten, Reihenfolge einen zweiten Parameterwert.
In einer Weiterbildung sind die unterschiedlichen Bereiche streifenförmiger und/oder gegeneinander, insbesondere innerhalb einer Grenzfläche und/oder quer hierzu, versetzt und/oder unterschiedlich groß und/oder unterschiedlich konturiert.
Durch ein Erfassen auf Basis unterschiedlicher Bereiche kann in einer Ausführung eine räumlich, kinematisch und/oder objekt(größen)abhängig differenzierte
Sicherheitsreaktion ausgelöst werden. Dabei können streifenförmige Bereiche vorteilhaft, insbesondere voneinander abgegrenzt, erfasst werden. Durch ein Erfassen auf Basis gegeneinander versetzter Bereiche kann in einer Ausführung ein Ort, eine Geschwindigkeit und/oder eine Größe des Objekts vorteilhaft erfasst und/oder eine Sicherheit erhöht werden. Durch ein Erfassen auf Basis unterschiedlich großer
Bereiche kann in einer Ausführung insbesondere eine Größe des Objekts vorteilhaft erfasst und/oder die Erfassung an Umgebungsbedingungen angepasst werden. Durch ein Erfassen auf Basis unterschiedlich konturierter Bereiche kann in einer Ausführung insbesondere eine Form und/oder Größe des Objekts vorteilhaft erfasst und/oder die Erfassung an Umgebungsbedingungen angepasst werden.
In einer Weiterbildung erfasst die Erfassungseinrichtung den Parameter auf Basis bzw. in Abhängigkeit von einem (erfassten bzw. Erfassen eines) Penetrieren(s) von zwei oder mehr gegeneinander versetzten Grenzflächen der Grenzflächenanordnung bzw. ist hierzu eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet. Hierdurch kann insbesondere eine Bewegung und/oder Größe des Objekts vorteilhaft erfasst und eine danach
differenzierte Sicherheitsreaktion ausgelöst werden.
Dabei kann in einer Ausführung die Erfassungseinrichtung bei einem (erfassten bzw. Erfassen eines) Penetrieren(s) von wenigstens zwei gegeneinander versetzten Bereichen, insbesondere Grenzflächen, einen ersten Parameterwert und bei einem (erfassten bzw. Erfassen eines) Penetrieren(s) von höchstens einem dieser Bereiche bzw. Grenzflächen einen zweiten Parameterwert und/oder bei einem ersten zeitlichen Abstand zwischen einem (erfassten bzw. Erfassen eines) Penetrieren(s) von wenigstens zwei gegeneinander versetzten Bereichen einen ersten Parameterwert und bei einem hiervon verschiedenen, insbesondere größeren, zweiten zeitlichen Abstand zwischen einem (erfassten bzw. Erfassen eines) Penetrieren(s) dieser Bereiche einen zweiten Parameterwert erfassen.
In einer bevorzugten Ausführung weist die Erfassungseinrichtung zwei oder mehr Lichtvorhänge auf, die gegeneinander versetzt und/oder verdreht sind und/oder unterschiedliche Auflösungen aufweisen. Hierdurch können in einer Ausführung Größe, Position und/oder Geschwindigkeit eines penetrierenden Objektes vorteilhaft erfasst werden.
Der Parameter kann in einer Ausführung ein- oder mehrdimensional sein bzw. eine oder mehrere Parameterkoordinaten aufweisen. In einer Ausführung kann der Parameter bzw. sein Wert bzw. seine Koordinate(n) von einer Größe und/oder Geschwindigkeit und/oder einer Position des Objekts, insbesondere einem Abstand des Objekts relativ zu der Roboteranordnung, abhängen, insbesondere diese(r) sein. Hierdurch können in einer Ausführung besonders vorteilhaft jeweils spezifische bzw. adäquate Sicherheitsreaktionen ausgelöst werden.
In einer Ausführung können die zwei oder mehr verschiedenen Sicherheitsreaktionen unterschiedliche, insbesondere zulässige bzw. maximale, Geschwindigkeiten, insbesondere Geschwindigkeitsbegrenzungen, unterschiedliche Posen und/oder Trajektorien und/oder unterschiedliche Stillsetzungen der Roboteranordnung und/oder unterschiedliche Warnsignale eines Signalmittels der Überwachungsvorrichtung aufweisen, insbesondere sein. So kann insbesondere eine (einschneidendere) erste Sicherheitsreaktion eine niedrigere zulässige Geschwindigkeit, das Anfahren einer Sicherheitspose und/oder ein Stillsetzen aufweisen, und eine (demgegenüber weniger einschneidende) zweite Sicherheitsreaktion eine höhere zulässige Geschwindigkeit und/oder Anfahren einer Sicherheitspose bzw. kein oder ein langsameres Stillsetzen. Zusätzlich oder alternativ kann eine (einschneidendere) erste Sicherheitsreaktion eine Ausgabe eines akustischen und/oder optischen Warnsignals aufweisen und eine (demgegenüber weniger einschneidende) zweite Sicherheitsreaktion eine Ausgabe eines anderen, insbesondere leiseren, akustischen Warnsignals und/oder eines anderen, insbesondere weniger auffälligen, optischen Warnsignals oder dergleichen.
Somit wird in einer Ausführung eine, insbesondere maximale bzw. zulässige,
Geschwindigkeit der Roboteranordnung stärker reduziert, in einer Ausführung die Roboteranordnung stillgesetzt, wenn die Grenzflächenanordnung durch ein Objekt, das wenigstens eine vorgegebene Mindestgröße und/oder wenigstens eine
vorgegebene Mindestgeschwindigkeit, insbesondere Bewegungsrichtung auf den Arbeitsbereich zu, aufweist, und/oder in einem Bereich, der höchstens einen vorgegebene Maximalabstand zur Roboteranordnung aufweist, penetriert bzw. dies, insbesondere mithilfe wenigstens eines, insbesondere wenigstens zweier
Lichtvorhänge, insbesondere mit unterschiedlicher Auflösung, bzw. ein
entsprechender Parameter(wert) erfasst wird, und die Geschwindigkeit der
Roboteranordnung demgegenüber weniger (stark) reduziert, in einer Ausführung die Roboteranordnung nicht stillgesetzt, wenn die Grenzflächenanordnung durch ein Objekt, das höchstens eine vorgegebene Maximalgröße und/oder höchstens eine vorgegebene Maximalgeschwindigkeit, insbesondere Bewegungsrichtung von dem Arbeitsbereich fort, aufweist, und/oder in einem Bereich, der wenigstens einen vorgegebene Mindestabstand zur Roboteranordnung aufweist, penetriert bzw. dies, insbesondere mithilfe wenigstens eines, insbesondere wenigstens zweier
Lichtvorhänge, insbesondere mit unterschiedlicher Auflösung, bzw. ein
entsprechender Parameter(wert) erfasst wird, wobei in einer Ausführung wenigstens zwei dieser Bedingungen kumulativ erfüllt sein müssen und in einer Ausführung bereits eine dieser Bedingungen ausreichen kann. Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum
Überwachen eines bzw. des Arbeitsbereichs einer bzw. der Roboteranordnung mit einem oder mehreren Robotern die Schritte auf:
Erfassen eines bzw. des ein- oder mehrdimensionalen Parameters eines Objektes bei bzw. infolge von einem Penetrieren einer bzw. der Grenzflächenanordnung, die eine oder mehrere Grenzflächen aufweist; und
- selektives Auslösen einer von zwei oder mehr verschiedenen
Sicherheitsreaktionen der Roboteranordnung auf Basis bzw. in Abhängigkeit von dem erfassten Parameter,
insbesondere mithilfe der hier beschriebenen Überwachungsvorrichtung.
Entsprechend wird in einer Ausführung der Parameter, insbesondere durch die Erfassungseinrichtung, optisch, akustisch, kapazitiv, magnetisch und/oder taktil oder berührungslos, erfasst, insbesondere mithilfe wenigstens eines Lichtvorhangs.
Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung der Parameter auf Basis eines (erfassten bzw. Erfassens eines) Penetrierens unterschiedlicher, insbesondere streifenförmiger und/oder gegeneinander versetzter und/oder unterschiedlich großer und/oder unterschiedlich konturierter, Bereiche der Grenzflächenanordnung, insbesondere eines (erfassten bzw. Erfassens eines) Penetrierens wenigstens zweier gegeneinander versetzter Grenzflächen der Grenzflächenanordnung erfasst, insbesondere mithilfe wenigstens zweier Lichtvorhänge, die gegeneinander versetzt und/oder verdreht sind und/oder unterschiedliche Auflösungen aufweisen.
Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder
Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere die Roboteranordnung bzw. deren Arbeitsbereich betreiben bzw. überwachen kann. Ein Computerprogrammprodukt kann in einer Ausführung ein, insbesondere nicht-flüchtiges, Speichermedium zum Speichern eines Programms bzw. mit einem darauf gespeicherten Programm aufweisen, insbesondere sein, wobei ein Ausführen dieses Programms ein System bzw. eine Überwachungsvorrichtung, insbesondere einen Computer, dazu veranlasst, ein hier beschriebenes Verfahren bzw. einen oder mehrere seiner Schritte
auszuführen.
In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des
Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch die Überwachungsvorrichtung bzw. ihre Einrichtungen.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
Fig. 1 : ein System mit einer Roboteranordnung und einer
Überwachungsvorrichtung zum Überwachen eines Arbeitsbereichs der Roboteranordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2: ein Objekt bei einem Penetrieren einer Grenzflächenanordnung mit zwei Grenzflächen;
Fig. 3: ein anderes Objekt bei einem Penetrieren der Grenzflächenanordnung; und
Fig. 4: ein Verfahren zum Überwachen des Arbeitsbereichs nach einer
Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein System mit einer Roboteranordnung in Form eines Roboters 10 und einer Überwachungsvorrichtung zum Überwachen eines Arbeitsbereichs A der Roboteranordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, die zwei um 90° gegeneinander verdrehte Lichtvorhänge 21 , 22 sowie eine (Roboter)Steuerung 30 aufweist, welche ein nachfolgend mit Bezug auf Fig. 4 erläutertes Verfahren zum Überwachen des Arbeitsbereichs A nach einer Ausführung der vorliegenden
Erfindung durchführt.
In einem Schritt S10 wird geprüft, ob ein Penetrieren einer ersten Grenzfläche, die dem Erfassungsbereich des in Fig. 1 unteren bzw. in Fig. 2, 3 vorderen
Lichtvorhangs 21 entspricht, erfasst worden ist.
Ist dies der Fall (S10:„Y“), wird in einem Schritt S20 geprüft, ob (auch) ein
Penetrieren einer zweiten Grenzfläche, die dem Erfassungsbereich des in Fig. 1 oberen bzw. in Fig. 2, 3 hinteren Lichtvorhangs 22 entspricht, erfasst worden ist.
Ist (auch) dies der Fall (S20:„Y“), löst die Steuerung 30 in einem Schritt S100 eine erste Sicherheitsreaktion aus, die ein Stillsetzen des Roboters 10 in einer sicheren Stillstandspose und die Ausgabe eines akustischen und optischen Warnsignals umfasst.
Wird in Schritt S20 hingegen festgestellt, dass kein Penetrieren der zweiten
Grenzfläche erfasst worden ist (S20:„N“), löst die Steuerung 30 in einem Schritt S200 eine zweite Sicherheitsreaktion aus, die (nur) ein sicheres Reduzieren der
Geschwindigkeit des Roboters 10 und die Ausgabe eines anderen optischen
Warnsignals umfasst.
Wird in Schritt S10 festgestellt, dass kein Penetrieren der ersten Grenzfläche erfasst worden ist (S10:„N“), wird in einem Schritt S30 geprüft, ob (trotzdem) ein Penetrieren der zweiten Grenzfläche erfasst worden ist.
Ist dies der Fall (S30:„Y“), löst die Steuerung 30 in einem Schritt S300 eine dritte Sicherheitsreaktion in Form der Ausgabe eines anderen optischen Warnsignals aus und führt im Übrigen einen Arbeitsprozess des Roboters 10 unverändert fort.
In einer gestrichelt angedeuteten Abwandlung kann die Steuerung 30 in diesem Fall (S30:„Y“) ebenfalls die zweite Sicherheitsreaktion auslösen. Somit wird in der
Abwandlung die erste Sicherheitsreaktion ausgelöst, wenn beide Lichtvorhänge unterbrochen werden bzw. dies erfasst wird (S10:„Y“ UND S20:„Y“), und die zweite Sicherheitsreaktion ausgelöst, wenn nur einer der beiden Lichtvorhänge unterbrochen bzw. dies erfasst wird (S20:„N“ ODER S30:„Y“).
Wird in Schritt S30 hingegen festgestellt, dass (auch) kein Penetrieren der zweiten Grenzfläche erfasst worden ist (S30:„N“), kehrt das Verfahren bzw. die Steuerung 30 zu Schritt S10 zurück.
Fign. 2, 3 verdeutlichen dies: in Fig. 2 ist eine Situation gezeigt, in der ein kleine(re)s Objekt 40, beispielsweise eine menschliche Hand oder dergleichen, von außen (von unten in Fig. 1 bzw. von vorne in Fig. 2) in den überwachten Arbeitsbereich A des Roboters 10 eindringt.
Aufgrund einer geringeren Auflösung des zweiten Lichtvorhangs 22, die in Fig. 2 gestrichelt durch weiter voneinander beabstandete Lichtstrahlen schematisch angedeutet ist, wird in diesem Fall die zweite Sicherheitsreaktion ausgelöst (S200), da eine potentielle Verletzung der Hand durch den Roboter weniger gefährlich ist.
In Fig. 3 ist eine Situation gezeigt, in der ein größeres Objekt 41 , beispielsweise ein menschlicher Kopf oder dergleichen, von außen (von unten in Fig. 1 bzw. von vorne in Fig. 3) in den überwachten Arbeitsbereich A des Roboters 10 eindringt. Aufgrund seiner Größe wird in diesem Fall auch ein Penetrieren der zweiten Grenzfläche durch den zweiten Lichtvorhang 22 erfasst. Daher wird die erste Sicherheitsreaktion ausgelöst (S100), da eine potentielle Verletzung des Kopfes durch den Roboter gefährlicher ist.
Die dritte Sicherheitsreaktion (S300) kann beispielsweise aufgrund eines Bauteils ausgelöst werden, dass aus dem Arbeitsbereich A des Roboters in den
Erfassungsbereich des zweiten Lichtvorhangs 22 hineinrollt und von diesem erfasst wird.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist.
So können in nicht dargestellten Abwandlungen insbesondere: - der erste und zweite Lichtvorhang nicht gegeneinander versetzt und/oder nicht gegeneinander verdreht sein;
- zusätzlich ein dritter, noch feiner auflösender Lichtvorhang vorgesehen sein, wobei bei einem (erfassten) Penetrieren nur des Erfassungsbereichs dieses dritten Lichtvorhangs insbesondere die zweite, dritte oder eine hiervon verschiedene vierte Sicherheitsreaktion ausgelöst werden kann;
- die Größe eines penetrierendes Objekts statt durch zwei Lichtvorhänge
unterschiedlicher Auflösung(en) auch durch einen einzigen Lichtvorhang oder eine andere Erfassungseinrichtung erfasst werden; und/oder
- die ausgelöste Sicherheitsreaktion zusätzlich oder alternativ auch vom Ort und/oder der Geschwindigkeit abhängen, an dem bzw. mit der eine
Grenzfläche penetriert bzw. dies erfasst wird.
Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen
Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die
Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die
Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten
Merkmalskombinationen ergibt.
Bezuqszeichenliste
10 Roboter(anordnung)
21 , 22 Lichtvorhang (Erfassungseinrichtung) 30 (Roboter)Steuerung (Steuermittel)
40; 41 Objekt
A Arbeitsbereich

Claims

Patentansprüche
1. Überwachungsvorrichtung zum Überwachen eines Arbeitsbereichs (A) einer Roboteranordnung mit wenigstens einem Roboter (10), die:
- eine Erfassungseinrichtung (21 , 22) zum Erfassen eines Parameters eines Objektes (40; 41 ) bei einem Penetrieren einer Grenzflächenanordnung mit wenigstens einer Grenzfläche; und
- ein Steuermittel (30) zum selektiven Auslösen einer von wenigstens zwei verschiedenen Sicherheitsreaktionen der Roboteranordnung auf Basis des erfassten Parameters
aufweist.
2. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung zum optischen, akustischen, kapazitiven, magnetischen und/oder taktilen oder berührungslosen Erfassen des Parameters ist, insbesondere wenigstens einen Lichtvorhang (21 , 22) aufweist.
3. Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Parameters auf Basis eines Penetrierens unterschiedlicher, insbesondere streifenförmiger und/oder gegeneinander versetzter und/oder unterschiedlich großer und/oder unterschiedlich konturierter, Bereiche der Grenzflächenanordnung, insbesondere eines Penetrierens wenigstens zweier gegeneinander versetzter Grenzflächen der Grenzflächenanordnung ist.
4. Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung wenigstens zwei Lichtvorhänge (21 , 22) aufweist, die gegeneinander versetzt und/oder verdreht sind und/oder unterschiedliche Auflösungen aufweisen.
5. Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter von einer Größe, Geschwindigkeit und/oder Position des Objekts, insbesondere einem Abstand des Objekts relativ zu der Roboteranordnung, abhängt.
6. Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei verschiedenen Sicherheitsreaktionen unterschiedliche Geschwindigkeiten, Posen, Trajektorien und/oder Stillsetzungen der Roboteranordnung und/oder unterschiedliche Warnsignale eines Signalmittels der Überwachungsvorrichtung aufweisen.
7. Verfahren zum Überwachen eines Arbeitsbereichs einer Roboteranordnung mit wenigstens einem Roboter, mit den Schritten:
- Erfassen eines Parameters eines Objektes bei einem Penetrieren einer
Grenzflächenanordnung, die wenigstens eine Grenzfläche aufweist; und - selektives Auslösen (S100, S200, S300) einer von wenigstens zwei
verschiedenen Sicherheitsreaktionen der Roboteranordnung auf Basis des erfassten Parameters.
8. System mit einer Roboteranordnung mit wenigstens einem Roboter (10) und einer Überwachungsvorrichtung zum Überwachen eines Arbeitsbereichs (A) der Roboteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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